WO1997006308A1 - Vibratory roller with at least one tyre having a built-in twin-shaft vibration generator - Google Patents

Vibratory roller with at least one tyre having a built-in twin-shaft vibration generator Download PDF

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WO1997006308A1
WO1997006308A1 PCT/EP1996/003499 EP9603499W WO9706308A1 WO 1997006308 A1 WO1997006308 A1 WO 1997006308A1 EP 9603499 W EP9603499 W EP 9603499W WO 9706308 A1 WO9706308 A1 WO 9706308A1
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roller
vibration
drum
unbalanced
setting
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PCT/EP1996/003499
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German (de)
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Inventor
Gülertan Vural
Original Assignee
Wacker Werke Gmbh & Co. Kg
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    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/286—Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll

Definitions

  • the invention relates to a vibratory roller according to the introductory part of patent claim 1.
  • Vibratory rollers of this type are known from EP 0 530 546 AI.
  • the two unbalanced shafts of the double-shaft vibration exciter are symmetrically rotatably mounted parallel to one another on opposite sides of the travel axis of the respective drum in a common exciter housing, which in turn is pivotably mounted in the common carrier in the respective drum drum is.
  • One of the two unbalance shafts is rotatably driven by a hydraulic drive motor via gearwheels and coupled to the other drive shaft via gearwheels such that the two unbalance shafts always rotate in opposite directions in the exciter housing at the same speed.
  • the flyweights of the two unbalanced shafts have the same mass and the same center of gravity, so that the vibration exciters located in the two bandages each generate a directional vibration that extends radially to the travel axis of the bandage in question and whose direction depends on the spatial setting of the housing of the unbalanced shafts is dependent.
  • the solution according to EP 0 530 546 AI can advantageously be used in connection with soil types which can best be compacted by the application of shear stresses and combinations of shear and compressive stresses, and it is also very well suited for economical compaction large layer thicknesses.
  • slippage caused by shear and compressive stress combinations can be counteracted and the traction of the roller can be supported.
  • This torque therefore increases proportionally with I and the angular acceleration ⁇ W / ⁇ t. This means that the greater the torques required, the shorter the pivoting time is applied and the greater the moment of inertia I of the excitation system. The greater the torque required, the more complicated the control process becomes.
  • pivotable exciter housings containing the complete structure of the exciter system and the additional pivot bearings require a high level of technical effort and are expensive.
  • Another known vibratory roller (EP 053 598 AO) has two unbalanced shafts arranged parallel to the roller axis, which rotate synchronously with the same direction of rotation, but are phase-shifted by 180 ° with respect to one another.
  • the arrangement is such that the vertical forces generated by the unbalanced shafts compensate each other while the oppositely directed horizontal forces generate a torque on the drum around the drum rotation or travel axis. This torque exerts a shear load that cannot be changed in size on the ground.
  • Investigations have shown that this solution can be used with advantage for the compression of thin-film, rolled and bituminous material and also leads to advantageous results for the operating personnel with regard to the required low noise and vibration nuisance.
  • this known vibratory roller is generally not economically usable with thicker layers and with non-rolling material, e.g. mixed soils, cohesive soils and rocks.
  • the known roller is very susceptible to slippage, which leads to traction problems, particularly on slopes or inclines.
  • the known roller according to EP 053 598 AO is structurally very complex because the unbalanced shafts must be stored far away from the drum axis so that they can generate the desired torque.
  • a vibration plate is shown and described with a vibration exciter placed on the ground contact plate, which has two unbalanced shafts arranged coaxially to one another, i.e. rotating around a common axis of rotation their mutual phase position are adjustable, so that it is possible to adjust the direction of action of the directional vibration generated by the unbalanced shafts with respect to the ground contact plate.
  • the vibration plate can thus be operated in a self-propelled manner in the forward and in the return.
  • DE-195 39 150 AI shows and describes in various embodiments vibration drives for vibrating machines, all of which have coaxial unbalanced shafts.
  • the vibration drives are specially designed for use with vibrating screens and conveying devices.
  • the unbalanced shafts are forcibly driven in opposite directions without the possibility of adjusting the mutual phase relationship during operation.
  • a drive with the same direction of rotation requires a separate drive for each imbalance shaft, which requires considerable technical effort.
  • the object of the invention is to create a universally applicable vibration roller which, depending on the setting, enables
  • centrifugal force which is introduced on the drum travel axis and which produces a rotating force and which can be changed in size in order to exert complex tensions on the soil to be compacted.
  • the vibratory roller according to the invention is to be distinguished by a simple construction, low susceptibility to malfunction and a long service life.
  • the vibratory roller according to the invention can in each case be optimally adapted to the different needs of the soil to be compacted, in such a way that the advantageous effects of the various known vibratory rollers are maintained, but the disadvantages of which are avoided.
  • a particular advantage of the vibration roller according to the invention is also that the moment of inertia of the vibration exciter with respect to the travel axis of the respective drum is extremely low, compared to the vibration roller according to EP 0 530 546 AI e.g. is practically at least ten times smaller, so that the vibration exciter in the setting for introducing a directional vibration force on the drum travel axis to change the direction of the directional vibration requires a much lower torque than in the known roller and accordingly essentially can be pivoted in the new direction for a shorter time, so that it is possible to minimize inhomogeneities and dents in the compacted soil.
  • the sub-claims 2 to 18 relate to preferred embodiments of the vibrating roller according to claim l.
  • the invention also relates to a particularly advantageous method for operating the vibratory roller according to claim 1. This method is the subject of claims 19 to 22.
  • FIG. 1 is a side view of a vibratory roller according to the invention with two roller bandages
  • FIG. 2 shows an axial cross section through one of the two mutually identical roller bandages of the vibratory roller according to FIG. 1,
  • FIG. 2 shows an end view in cross section along the section line III-III in FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the force vector acting in the vertical direction compared to FIG. 4,
  • FIGS. 4 and 5 shows a schematic illustration of the force vector inclined at a swivel angle ⁇ with respect to the horizontal in the same basic basic setting as in FIGS. 4 and 5, 7 shows a schematic representation of a control circuit for the automatic correction of the angle of attack ⁇ of the force vector in the basic setting according to FIGS. 4 to 6, and
  • 8a and 8b are schematic representations of the force vector rotating in another possible basic setting (setting II) of the vibration exciter in different mutual phase positions of the unbalance shafts and accordingly different sizes of the centrifugal force.
  • the vibrating roller shown in FIG. 1 has two roller bandages 1 and 2 arranged one behind the other in the direction of travel.
  • a frame 2a is arranged on the roller drum 1
  • a frame 2b with a driver's station is located on the roller drum 2.
  • the frames 2a and 2b are connected to one another by means of a vertical swivel pendulum bearing 29 in order to steer the vibration roller.
  • a double-shaft vibration exciter S is arranged in each of the two roll bandages 1 and 2, the structure of which can be seen in detail in FIG. 2.
  • FIG. 2 there are two unbalanced shafts 3 and 4 arranged coaxially to one another in the interior of each roller bandage 1, 2, the one - inner - unbalanced shaft 3 with the help of roller bearings 3b being rotatably supported on the end face in the other - outer - unbalanced shaft 4 encasing it is.
  • the outer unbalanced shaft 4 is mounted at its ends with the aid of roller bearings 6, 7 in each case in one or the other of two in the roller bandages 1 and 2, which cross them diagonally at a mutual distance from one another and are rotatably supported in such a position that its axis of rotation 28, which at the same time represents the axis of rotation of the inner unbalanced shaft 3, coincides with the drum axis of travel, about which the drum bandages 1, 2 rotate relative to the drum carrier 23 or 24, which on the respective roller frame 2a or 2b is fastened on one or the other side of the bandages 1 or 2 and protrudes somewhat into the end of the bandage.
  • the outer unbalanced shaft 4 has a bevel gear 14 coaxial with the axis of rotation 28.
  • the inner unbalanced shaft 3 has an extension 13a extending through the left end face of the outer unbalanced shaft 4 and through the bevel gear 14 attached to it, on which, facing the bevel gear 14, an axially spaced bevel gear 11 is attached, which in the exemplary embodiment has the same diameter and the same number of teeth as the bevel gear 14 on the outer unbalanced shaft 4.
  • the two bevel gears 11 and 14 form, together with two diametrically opposite one another with respect to the extension 3a, rotatable about an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation 28 , engaging in them conical gears 12 and 13, a differential gear with a web 15, which is designed as a housing surrounding the extension 3a all around, which for the viewer of FIG. 1 is also closed on the left end and on the left in a tubular end to the left open approach runs out, at the end a Gear 16 is attached.
  • the web 15 forms a pivotable housing, which is rotatably mounted by means of roller bearings in a coaxial to the driving axis 28 on the left lb for the observer of FIG. 2, surrounding the differential gear bearing housing 17.
  • the chassis bearing housing 17 On the left side for the viewer of FIG. 2, the chassis bearing housing 17 has a collar which is concentric with the drive axis 28 and with which it is mounted via a roller bearing 20 in a bearing plate 21 which is fastened to the drum support 23 via buffers 22.
  • the bearing plate 21, which forms a non-rotatable unit with the drum support 23, carries a drive motor 9 with a drive shaft coaxial with the driving axis 28, which is connected to the extension 3a of the inner unbalanced shaft 3 via a coupling 10 accommodated in the tubular extension on the web 15 of the differential gear.
  • the roller drum 1 or 2 is supported on the drum carrier 24 there by means of a bearing plate 26, which is fastened via buffers 27 to the carrier 1 a diagonally crossing the drum and coaxial to the travel axis 28 is mounted on the drum support 24 in a bearing (not shown in detail in FIG. 2).
  • a travel drive motor 25 is fastened to the drum support 24, with which the bearing plate 26 can be set in rotation with respect to the drum support 24 about the travel axis 28.
  • the vibration exciter S described above with its unbalanced shafts 3 and 4 connected at one end via the differential gear can be operated in two different settings of the differential gear with respect to the neighboring device parts.
  • setting I In a first basic setting, referred to below as setting I, the housing-like web 15 of the differential gear is fixed relative to the carrier plate 21 via the gearwheel 16, ie it stands still with the latter, but its angular position with respect to the bearing plate 21 with the aid of a Gear 16 engaging, adjustable by a motor 31 gear 30 (Fig. 3) controlled coaxially to the driving axis 28 can be changed.
  • the outer unbalanced shaft 4 is driven by the inner unbalanced shaft 3, which is rotated by the motor 9, via the bevel gears 11, 12, 13 and 14 in the opposite direction to the inner unbalanced shaft 3, so that the Vibration exciter S generates a directional vibration, the vector of which intersects the travel axis 28 perpendicularly because of the coaxial arrangement of the unbalanced shafts 3 and 4.
  • the spatial phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 and, with this, the direction of action of the vector of the directional vibration by 360 ° around the travel axis 28 changeable around, but this adjustment option is used only within a predetermined angular range.
  • 4, 5 and 6 show various different settings of the spatial phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 in the basic setting I and the associated direction of action of the vector F 2 of the directional vibration. It can be seen that the spatial phase position of the two unbalanced shafts 3 and 4, ie the swivel angle ⁇ of the vibration exciter S, is selected such that the centrifugal forces generated by the unbalances increase in the horizontal direction in the vertical direction in the phase position shown in FIG.
  • the motor 9 is preferably a hydraulic motor.
  • phase adjustment by means of the servomotor 31 and the gearwheels 30 and 16 can be carried out under manual control, but can also be carried out automatically.
  • Fig. 7 shows the function of a control circuit for automatic control of the phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 in such a way that a slippage of the roller bandages 1 and 2 is counteracted on the soil to be compacted.
  • a roller drum tends to look at its tolerance range compared to the non-slipping roller drum- lent h (t) and ⁇ (t)
  • the difference values ⁇ and ⁇ are determined by a comparison element 37, which is also not shown in detail in the drawing. If the values ⁇ and ⁇ above a predetermined, by means of a setpoint generator 40 vor ⁇ settable value, as a Amplifier 38, the two one part motors 31i and 31 2 of the roller tires are l and activated 2 in such a way that the angular position of the vibration exciter S in the sense an increase in the horizontal component of the resulting centrifugal force is changed until the slip determined by the comparison element 37 is below the set limit value.
  • This new swivel angle value is set synchronously for both roller bandages 1 and 2.
  • the set or adjusted pivoting angle value of the centrifugal force is automatically positioned in mirror image with respect to the vertical in the direction of travel. The positioning is preferably carried out as follows:
  • the swivel angle of the excitation force vector is in the range from 0 ° to 45 °, it moves mirror image clockwise, and if it is in the range 45 ° to 90 °, it moves mirror image counterclockwise.
  • the resulting force vector has a horizontal component pointing in the direction of travel, which has two functions, namely on the one hand Generate the shear stresses required for compression and secondly to support traction.
  • the other, vertical force component is directed at the Boiden and generates the compressive stresses necessary for the compaction, while at the same time increasing the frictional force between the drum and the ground. This in turn plays an important role for the shear stress transmission to the soil to be compacted.
  • the setting angle ⁇ should vary from 0 ° to 45 ° and should reach a value of 45 ° with increasing layer thickness of the material.
  • the setting angle ⁇ should vary in the range from 45 ° to 90 ° and reach a value of 90 ° with increasing layer thickness of the material.
  • a basic value of the setting angle of the force vector should take into account a certain reserve for a traction support and an increase in frictional force between the roller drum and the soil, and
  • a preprogrammed command instrument installed on the vibration roller for this purpose can enable the driver to make the basic settings manually.
  • the simple regulation already discussed above is preferably used, according to which the preprogrammed basic settings of the excitation system intervene in a corrective manner, specifically in the case of a tandem roller with both roller drums.
  • the unbalanced shafts 3 and 4 in deviation from the basic setting I described above, can also be set to a basic setting II in which they rotate in the same direction and in which their relative phase position for setting the size of the resulting centrifugal force can be set and fixed.
  • the unbalanced shaft 3 is driven by means of the hydraulic motor 9 via the coupling 10 installed between it and it.
  • Changes and fixations of the phase position of the unbalanced shaft 3 with respect to the unbalanced shaft 4 are carried out in a simple manner as follows:
  • the unbalanced shaft 3 is first held in its current position by means of the hydraulic motor 9 and then the housing-like web 15 of the differential gear is manually (not shown in the drawing) or with an adjustment mechanism, for example the one in FIG 3 to be seen, that is to say adjusted with the hydraulic motor 31 and the gear pair 30, 16, if necessary, in such a way until the changing phase position between the unbalanced shafts 3 and 4 has reached a desired value. Then the prevailing mutual phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 is fixed, for which purpose a rigid connection is only established between the output shaft of the hydraulic motor 9 and the web 15, for example by means of a switchable coupling (not shown in the drawing), and at the same time the connection between the Gears 16 and 30 need to be solved.
  • the housing-like web 15, the bevel gears 11, 12, 13 and 14 and the unbalanced shafts 3, 4 positioned and fixed to one another form a single vibration unit rotating in the same direction of rotation and exert a centrifugal force acting on the roller drum around the roller travel axis 28, the size of which depends on the set mutual phase position of the unbalanced shafts 3 and 4.
  • This mode of operation is shown schematically in FIGS. 8a and 8b for different settings of the phase relationship of the unbalanced shafts 3 and 4.

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Abstract

Proposed is a vibratory roller with at least one tyre (1, 2) having a built-in twin-shaft vibration generator (S), the roller desing making it possible to cause the vibration generator (S) to execute optionally either a circular oscillatory motion or a directional motion with respect to the axis of rotation (28) of the roller tyre (1, 2). The invention achieves this by virtue of the fact that the unbalanced shafts (3, 4) are disposed coaxially with respect to each other and to the axis of rotation (28) of the roller and that they can be coupled to each other in different ways: either to rotate in the same direction or to rotate in opposite directions, it being possible in each case to change the phase relationship of the unbalanced shafts (3, 4) with respect to each other.

Description

Besehreibung Description
Vibrationswalze mit mindestens einer Walzenbandage und einem in dieser angeordneten Doppelwellen-SchwingungserregerVibrating roller with at least one roller drum and a double-shaft vibration exciter arranged in it
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrationswalze gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1.The invention relates to a vibratory roller according to the introductory part of patent claim 1.
Vibrationswalzen dieser Art sind aus EP 0 530 546 AI bekannt. Bei diesen bekannten Vibrationswalzen sind die beiden Unwuchtwellen des Doppelwellen-Schwingungserregers parallel zueinander auf ent¬ gegengesetzten Seiten der Fahrachse der jeweiligen Bandage symme¬ trisch zu dieser in einem gemeinsamen Erregergehäuse drehbar gela¬ gert, das wiederum in dem gemeinsamen Träger in der jeweiligen Walzenbandage verschwenkbar gelagert ist. Eine der beiden Unwucht¬ wellen ist über Zahnräder drehbar von einem hydraulischen An¬ triebsmotor angetrieben und über Zahnräder mit der anderen An¬ triebswelle so gekoppelt, daß die beiden Unwuchtwellen stets mit untereinander gleicher Drehzahl gegensinnig in dem Erregergehäuse umlaufen. Die Fliehgewichte der beiden Unwuchtwellen haben unter¬ einander gleiche Masse und gleichen Schwerpunktanstand, so daß die in den beiden Bandagen befindlichen Schwingungserreger jeweils eine gerichtete Schwingung erzeugen, die sich radial zur Fahrachse der betreffenden Bandage erstreckt und deren Richtung von der räumlichen Einstellung des Gehäuses der Unwuchtwellen abhängig ist.Vibratory rollers of this type are known from EP 0 530 546 AI. In these known vibratory rollers, the two unbalanced shafts of the double-shaft vibration exciter are symmetrically rotatably mounted parallel to one another on opposite sides of the travel axis of the respective drum in a common exciter housing, which in turn is pivotably mounted in the common carrier in the respective drum drum is. One of the two unbalance shafts is rotatably driven by a hydraulic drive motor via gearwheels and coupled to the other drive shaft via gearwheels such that the two unbalance shafts always rotate in opposite directions in the exciter housing at the same speed. The flyweights of the two unbalanced shafts have the same mass and the same center of gravity, so that the vibration exciters located in the two bandages each generate a directional vibration that extends radially to the travel axis of the bandage in question and whose direction depends on the spatial setting of the housing of the unbalanced shafts is dependent.
Die Lösung gemäß EP 0 530 546 AI ist vorteilhaft anwendbar in Verbindung mit Bodenarten, die sich am besten durch die Ausübung von ScherSpannungen und Kombinationen von Scher- und Druckspannun¬ gen auf sie verdichten lassen, und sie eignet sich auch sehr gut zum wirtschaftlichen Verdichten relativ großer Schichtdicken. Außerdem kann einem durch Scher- und Druckspannungskombinationen verursachten Schlupf entgegengewirkt und die Traktion der Walze unterstützt werden.The solution according to EP 0 530 546 AI can advantageously be used in connection with soil types which can best be compacted by the application of shear stresses and combinations of shear and compressive stresses, and it is also very well suited for economical compaction large layer thicknesses. In addition, slippage caused by shear and compressive stress combinations can be counteracted and the traction of the roller can be supported.
ERSATZBLATT(REGEL2Q Die Lösung gemäß EP 0 530 546 AI ist aber auch mit Nachteilen behaftet:REPLACEMENT SHEET ( RULE 2Q However, the solution according to EP 0 530 546 AI also has disadvantages:
In der Praxis dauert ein Fahrtrichtungswechsel, insbesondere auf bituminösem Material, ca. 10-15 Sekunden, so daß bei einer Fahr¬ geschwindigkeit von ca. 5 Km/h für den Abbremsvorgung und die anschließende Beschleunigung auf 5 Km/h in der Gegenrichtung eine Wegstrecke von 3,5 bis 5 Metern benötigt wird. Auf dieser Fahr¬ strecke werden die Erregergehäuse bezüglich der Vertikalebene spiegelbildlich verstellt. Dieser Verstellvorgang hat sich laufend verändernde Druck- und Schubspannungen auf den Boden zur Folge, wodurch eine inhomogene Verdichtung und unerwünschte Dellenbildung hervorgerufen werden. Um eine solche inhomogene Verdichtung und Dellenbildung in zulässigen Grenzen zu halten, müßte der Verstell- Vorgang innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde erfolgen, was bei der bekannten Vibrationswalze praktisch nicht zu erreichen ist, weil der Schwingungserreger bezüglich der Schwenkachse ein sehr großes Trägheitsmoment (1= ∑ mr2 ) aufweist, das durch das schwenk¬ bare Erregergehäuse als solches und durch einen relativ großen Abstand der Unwuchtwellen von der mit der Bandagenfahrachse zu¬ sammenfallenden Schwenkachse des Erregergehäuses sowie durch die Lager- und Antriebseinheiten hervorgerufen wird. Zum verschwenken des Erregergehäuses wird ein Drehmoment Md = I * ΔW/ Δt benötigt. Dieses Drehmoment wächst also proportional mit I und der Winkel- beschleunigung ΔW/Δt. Dies bedeutet, daß umso größere Drehmomente benötigt werden, je kürzer die Schwenkzeit angesetzt wird und je größer das Trägheitsmoment I des Erregersystems ist. Je größer die benötigten Drehmomente sind, desto komplizierter gestaltet sich aber wiederum der Regelprozess.In practice, changing the direction of travel, especially on bituminous material, takes about 10-15 seconds, so that at a driving speed of about 5 km / h for braking and subsequent acceleration to 5 km / h in the opposite direction from 3.5 to 5 meters is required. On this route, the exciter housings are adjusted in mirror image with respect to the vertical plane. This adjustment process results in constantly changing compressive and shear stresses on the ground, causing inhomogeneous compaction and undesirable dent formation. In order to keep such inhomogeneous compression and dent formation within permissible limits, the adjustment process would have to take place within a fraction of a second, which is practically impossible to achieve with the known vibratory roller because the vibration exciter has a very large moment of inertia with respect to the pivot axis (1 = ∑ mr 2 ), which is caused by the pivotable exciter housing as such and by a relatively large distance of the unbalanced shafts from the pivot axis of the exciter housing coinciding with the drum travel axis and by the bearing and drive units. A torque M d = I * ΔW / Δt is required to pivot the exciter housing. This torque therefore increases proportionally with I and the angular acceleration ΔW / Δt. This means that the greater the torques required, the shorter the pivoting time is applied and the greater the moment of inertia I of the excitation system. The greater the torque required, the more complicated the control process becomes.
Hinzu kommt, daß schwenkbare, den kompletten Aufbau des Erreger¬ systems enthaltende Erregergehäuse und die zusätzlichen Schwenk¬ lager einen hohen technischen Aufwand bedingen und kostspielig sind.In addition, pivotable exciter housings containing the complete structure of the exciter system and the additional pivot bearings require a high level of technical effort and are expensive.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vibrationswalze gemäß EP 0 530 546 AI ist ein ungünstiges Traktionsverhalten unter bestimmten Betriebsbedingungen:Another disadvantage of the known vibratory roller according to EP 0 530 546 AI is an unfavorable traction behavior under certain Operating conditions:
Während des VerdichtungsVorgangs mit einer Vibrationswalze, die zwei hintereinander angeordnete, mit dem geschilderten Schwin¬ gungserreger ausgerüstete Walzenbandagen aufweist, hat die in Fahrtrichtung vordere Walzenbandage einen größeren Rollwiderstand als die hintere. Das für beiden Walzen vorgesehene, parallel ge¬ schaltete, hydraulische Fahrantriebssystem stellt sich auf die größeren benötigten Antriebsmomente ein. Für die hintere Walze ist das Antriebsmoment dann zu groß. Dadurch wird ein Schlüpfen der Walzen begünstigt. Eine möglicherweise vorgesehene Antischlupf- regelung versucht den Schlupf durch unterschiedliche Einstell- winkel der Schwingungserreger in der vorderen und in der hinteren Bandage zu verhindern. Dies bedeutet aber, daß die beiden Walzen¬ bandagen unterschiedliche Druck- und Schubspannungen auf den Boden ausüben, die sich wiederum während der Fahrt ständig ändern. Auch dadurch entsteht eine unerwünschte inhomogene Verdichtung. Diese inhomogene Verdichtung wird durch den Reibungskoeffizienten zwi¬ schen Walzenbandage und Boden, durch Änderungen des Rollwider¬ standes und durch fehlerhaftes Fahrverhalten des Fahrers zusätz¬ lich noch unkontrollierbarer.During the compaction process with a vibrating roller, which has two roller drums arranged one behind the other and equipped with the above-mentioned vibration exciter, the roller drum in front in the direction of travel has a greater rolling resistance than the rear one. The hydraulic drive drive system provided in parallel for both rollers adjusts to the larger drive torques required. The drive torque is then too great for the rear roller. This encourages the rollers to slip. A possible anti-slip control tries to prevent the slip by setting the vibration exciters in the front and in the rear drum differently. However, this means that the two roller bandages exert different compressive and shear stresses on the ground, which in turn change constantly while driving. This also creates an undesirable inhomogeneous compression. This inhomogeneous compaction is made even more uncontrollable by the coefficient of friction between the roller drum and the ground, by changes in the rolling resistance and by the driver's faulty driving behavior.
Eine weitere bekannte Vibrationswalze (EP 053 598 AO) weist zwei parallel zur Walzenachse angeordnete Unwuchtwellen auf, die syn¬ chron mit gleichem Drehsinn umlaufen, aber um 180° in Bezug auf¬ einander phasenverschoben sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich die von den Unwuchtwellen erzeugten Vertikalkräfte kom¬ pensieren während die entgegengesetzt gerichteten Horizontalkräfte ein Drehmoment auf die Walzenbandage um die Bandagendreh- bzw. fahrachse herum erzeugen. Dieses Drehmoment übt eine ihrer Größe nach nicht veränderbare Scherbelastung auf den Boden aus. Untersu¬ chungen haben gezeigt, daß diese Lösung für die Verdichtung von dünnschichtigem, rolligem und bituminösem Material mit Vorteil anwendbar ist, und auch hinsichtlich der geforderten geringen Geräusch- und Schwingungsbelästigung für das Bedienungspersonal zu vorteilhaften Ergebnissen führt. Demgegenüber ist diese bekannte Vibrationswalze jedoch nicht wirtschaftlich einsetzbar generell bei größeren Schichtdicken und bei nicht rolligem Material, z.B. bei Mischböden, bindigen Böden und Felsen. Hinzu kommt, daß die bekannte Walze sehr schlupfgefährdet ist, was insbesondere bei Gefällen oder Steigungen zu Traktionsproblemen fhrt. Außerdem ist die bekannte Walze gemäß EP 053 598 AO konstruktiv sehr aufwendig, weil die Unwuchtwellen weit entfernt von der Bandagenfahrachse gelagert werden müssen, damit sie das gewünschte Drehmoment erzeu¬ gen können.Another known vibratory roller (EP 053 598 AO) has two unbalanced shafts arranged parallel to the roller axis, which rotate synchronously with the same direction of rotation, but are phase-shifted by 180 ° with respect to one another. The arrangement is such that the vertical forces generated by the unbalanced shafts compensate each other while the oppositely directed horizontal forces generate a torque on the drum around the drum rotation or travel axis. This torque exerts a shear load that cannot be changed in size on the ground. Investigations have shown that this solution can be used with advantage for the compression of thin-film, rolled and bituminous material and also leads to advantageous results for the operating personnel with regard to the required low noise and vibration nuisance. In contrast, this known vibratory roller is generally not economically usable with thicker layers and with non-rolling material, e.g. mixed soils, cohesive soils and rocks. In addition, the known roller is very susceptible to slippage, which leads to traction problems, particularly on slopes or inclines. In addition, the known roller according to EP 053 598 AO is structurally very complex because the unbalanced shafts must be stored far away from the drum axis so that they can generate the desired torque.
In der DE 32 25 235 AI ist ein in einer Walze angeordneter Schwin¬ gungserreger beschrieben, der zwei konzentrisch zueinander an¬ geordnete Unwuchtwellen aufweist, die gemeinsam mittels eines Hydraulikmotors angetrieben sind. Die eine Unwuchtwelle ist achsi- al translatorisch bewegbar und kann außer Eingriff mit einer Keil- wellenkupplung gebracht werden, um sie relativ zu der anderen Unwuchtwelle in unterschiedlichen Drehpositionen einstellen zu können. Auf diese Weise ist es möglich, die Vibrationsampituden zu vergrößern und zu verkleinern. Dieser bekannte Vibrationsmecha¬ nismus eignet sich für die Ausübung komplexer Spannungen auf pas¬ sende Bodenarten, weil die angebotene kinetische Energie in abhän- gigkeit von der Amplitudenverstellung in quadratischer Funktion vergrößert und verkleinert werden kann, doch haben solche amplitu¬ denverstellbare Lösungen unter bestimmten Betriebsbedingungen auch wesentliche anwendungstechnische Nachteile. So ist es z.B. nicht möglich, kontrollierte Druck- und Seherspannungskombinationen für eine homogene und wirtschaftliche Verdichtung bei einigen Boden¬ arten zu erzeugen. Ferner ist eine Dosierung der angebotenen kine¬ tischen Energie, die sich in quadratischer Funktion zur Amplitu¬ denverstellung verändert, problematisch, weil bei fehlerhafter Einstellung des Angebots an kinetischer Energie mit steigendem Verdichtungsgrad unerwünschte Oberflächenlockerungen und bei bitu¬ minösem Material nicht erlaubte Materialzertrümmerungen herbei¬ geführt werden. Hinzu kommt, daß der vorstehend geschilderte be¬ kannte Vibrationsmechanismus nicht die im Hinblick auf einen scho¬ nenden Einsatz des Verdichtungsgerätes und eine geringe Geräusch- und Schwingungsbelästigung des Bedienungspersonals und seiner Umgebung zu stellenden Anforderungen erfüllt. Außerdem ist der bekannte Schwingungserreger kompliziert aufgebaut und störanfäl¬ lig.DE 32 25 235 AI describes a vibration exciter arranged in a roller, which has two unbalanced shafts arranged concentrically to one another, which are driven together by means of a hydraulic motor. One unbalanced shaft can be moved axially translationally and can be disengaged from a splined shaft coupling in order to be able to adjust it in different rotational positions relative to the other unbalanced shaft. In this way it is possible to increase and decrease the vibration amplitudes. This known vibration mechanism is suitable for the exercise of complex tensions on suitable soil types, because the kinetic energy offered can be increased and decreased in a quadratic function depending on the amplitude adjustment, but such amplitude-adjustable solutions also have certain operating conditions significant technical disadvantages. For example, it is not possible to generate controlled pressure and visual stress combinations for a homogeneous and economical compaction on some types of soil. Furthermore, a metering of the kinetic energy offered, which changes in a quadratic function to adjust the amplitude, is problematic, because if the supply of kinetic energy is incorrectly set, the surface compression increases with undesirable loosening of the surface and material fragmentation which is not permitted in the case of bituminous material become. In addition, the known vibration mechanism described above does not meet the requirements to be met with regard to the gentle use of the compacting device and low noise and vibration nuisance for the operating personnel and their surroundings. In addition, the Known vibration exciter is complicated and prone to failure.
In der CH-PS 271 578 ist eine Vibrationsplatte mit einem auf die Bodenkontaktplatte aufgesetzten Schwingugnserreger dargestellt und beschrieben, der zwei koaxial zueinander angeordnete, also um eine gemeinsame Rotationsachse umlaufende Unwuchtwellen aufweist, die mittels eines sie für gegensinnigen Umlauf mit synchroner drehzahl dauernd koppelnden Differentialgetriebes in ihrer gegenseitigen Phasenlage verstellbar sind, so daß es möglich ist, die Wirkungs¬ richtung der von den Unwuchtwellen erzeugten gerichteten Schwin¬ gung bezüglich der Bodenkontaktplatte zu verstellen. Die Vibra¬ tionsplatte kann dadurch selbstfahrend im Vorlauf und im Rücklauf betrieben werden.In CH-PS 271 578, a vibration plate is shown and described with a vibration exciter placed on the ground contact plate, which has two unbalanced shafts arranged coaxially to one another, i.e. rotating around a common axis of rotation their mutual phase position are adjustable, so that it is possible to adjust the direction of action of the directional vibration generated by the unbalanced shafts with respect to the ground contact plate. The vibration plate can thus be operated in a self-propelled manner in the forward and in the return.
Die DE- 195 39 150 AI zeigt und beschreibt in verschiedenen Aus¬ führungsformen Vibrationsantriebe für Schwingmaschinen, die alle zueinander koaxiale Unwuchtwellen aufweisen. Die Vibrationsantrie¬ be sind speziell für einen Einsatz bei Schwingsieben und Förder¬ vorrichtungen vorgesehen. Bei allen Ausführungsformen bis auf eine sind die Unwuchtwellen ohne die Möglichkeit einer Verstellung der gegenseitigen Phasenbeziehung während des Betriebes zwangsweise gegensinnig angetrieben. Bei dieser einen abweichenden Ausfüh¬ rungsform erfordert ein Antrieb mit gleicher Drehrichtung jedoch einen gesonderten Antrieb für jede Unwuchtwelle, was einen erheb¬ lichen technischen Aufwand bedingt.DE-195 39 150 AI shows and describes in various embodiments vibration drives for vibrating machines, all of which have coaxial unbalanced shafts. The vibration drives are specially designed for use with vibrating screens and conveying devices. In all but one embodiment, the unbalanced shafts are forcibly driven in opposite directions without the possibility of adjusting the mutual phase relationship during operation. In this one different embodiment, however, a drive with the same direction of rotation requires a separate drive for each imbalance shaft, which requires considerable technical effort.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfin¬ dung die Aufgabe zugrunde, eine universell anwendbare Vibrations¬ walze zu schaffen, die es je nach Einstellung ermöglicht,On the basis of the aforementioned prior art, the object of the invention is to create a universally applicable vibration roller which, depending on the setting, enables
um die Bandagenfahrachse herum oszillierende Drehschwingungen zu erzeugen und damit auf den zu verdichtenden Boden überwie¬ gend ScherSpannungen auszuüben,to generate oscillating torsional vibrations around the drum axis and thus to exert predominantly shear stresses on the soil to be compacted,
an der Bandagenfahrachse eine gerichtete Kraft einzuleiten und den Kraftvektor beliebig in alle Richtungen einzustellen, um auf den zu verdichtenden Boden optimal kombinierbare Druck- und ScherSpannungen ausüben zu können, oderto initiate a directed force on the drum travel axis and to set the force vector in any direction, in order to be able to exert compressible and shear stresses that can be optimally combined on the soil to be compacted, or
eine an der Bandagenfahrachse eingeleitete und um diese ro¬ tierend wirkende sowie ihrer Größe nach veränderbare Zen¬ trifugalkraft zu erzeugen, um auf den zu verdichtenden Boden komplexe Spannungen auszuüben.a centrifugal force which is introduced on the drum travel axis and which produces a rotating force and which can be changed in size in order to exert complex tensions on the soil to be compacted.
Trotz dieser vielfältigen Einstellungsmöglichkeiten soll sich die erfindungsgemäße Vibrationswalze durch einen einfachen konstrukti¬ ven Aufbau, geringe Störanfälligkeit und lange Lebensdauer aus¬ zeichnen.Despite these diverse adjustment options, the vibratory roller according to the invention is to be distinguished by a simple construction, low susceptibility to malfunction and a long service life.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Patentanspruch l genann¬ ten Merkmale gelöst.The above object is achieved by the features mentioned in patent claim 1.
Die erfindungsgemäße Vibrationswalze kann jeweils optimal an die verschiedenen Bedürfnisse des zu verdichtenden Bodens angepaßt werden, und zwar derart, daß die vorteilhaften Wirkungsweisen der verschiedenen bekannten Vibrationswalzen jeweils aufrechterhalten, deren Nachteile aber vermieden werden.The vibratory roller according to the invention can in each case be optimally adapted to the different needs of the soil to be compacted, in such a way that the advantageous effects of the various known vibratory rollers are maintained, but the disadvantages of which are avoided.
Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Vibrationswalze be¬ steht dabei auch darin, daß das Trägheitsmoment des Schwingungs- erregers bezüglich der Fahrachse der jeweiligen Bandage überaus gering, im Vergleich zu der Vibrationswalze gemäß EP 0 530 546 AI z.B. praktisch mindestens um das Zehnfache kleiner, ist, so daß der Schwingungserreger in der Einstellung zum Einleiten einer gerichteten Vibrationskraft an der Bandagenfahrachse zur Verände¬ rung der Richtung der gerichteten Schwingung eines weitaus gerin¬ geren geringeren Drehmoments als bei der bekannten Walze bedarf und demgemäß in wesentlich kürzerer Zeit in die neue Richtung verschwenkbar werden kann, so daß es möglich ist, Inhomogenitäten und Dellen im verdichteten Boden zu minimieren.A particular advantage of the vibration roller according to the invention is also that the moment of inertia of the vibration exciter with respect to the travel axis of the respective drum is extremely low, compared to the vibration roller according to EP 0 530 546 AI e.g. is practically at least ten times smaller, so that the vibration exciter in the setting for introducing a directional vibration force on the drum travel axis to change the direction of the directional vibration requires a much lower torque than in the known roller and accordingly essentially can be pivoted in the new direction for a shorter time, so that it is possible to minimize inhomogeneities and dents in the compacted soil.
Mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist für die verschiedenen Boden¬ arten und Schichtdicken durch eine aus der Vielzahl gebotener Möglichkeiten ausgewählte entsprechende Grundeinstellung des Schwingungserregungssystems und der dadurch erzeugten verschiede¬ nen Schub- und Druckspannungskombinationen eine optimale Verdich¬ tung erreichbar, und es können damit auch Schlupferscheinungen in einem zulässigen Bereich gehalten werden.With the device according to the invention, one of the many is available for the different types of soil and layer thicknesses Possibilities selected corresponding basic setting of the vibration excitation system and the various thrust and compressive stress combinations generated thereby achieve an optimal compression, and thus slip phenomena can also be kept within a permissible range.
Die Unteransprüche 2 bis 18 betreffen bevorzugte Ausführungsformne der Vibrationswalze nach Patentanspruch l.The sub-claims 2 to 18 relate to preferred embodiments of the vibrating roller according to claim l.
Die Erfindung betrifft auch ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Vibrationswalze nach Patentanspruch 1. Dieses Verfahren ist Gegenstand der Patentansprüche 19 bis 22.The invention also relates to a particularly advantageous method for operating the vibratory roller according to claim 1. This method is the subject of claims 19 to 22.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Aus¬ führungsbeispiel noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an exemplary embodiment. The drawing shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vibrations- walze mit zwei Walzenbandagen,1 is a side view of a vibratory roller according to the invention with two roller bandages,
Fig. 2 einen axialen Querschnitt durch eine der beiden unter¬ einander gleichen Walzenbandagen der Vibrationswalze gemäß Fig. 1,2 shows an axial cross section through one of the two mutually identical roller bandages of the vibratory roller according to FIG. 1,
Fig. 3 eine Stirnansicht im Querschnitt entlang der Schnitt¬ linie III-III in Fig. 2,3 shows an end view in cross section along the section line III-III in FIG. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des in einer der möglichen Grundeinstellungen (Einstellung I) des Schwingungserre¬ gers in horizontaler Richtung wirkenden Kraftvektors,4 shows a schematic representation of the force vector acting in one of the possible basic settings (setting I) of the vibration exciter in the horizontal direction,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des gegenüber Fig. 4 in vertikaler Richtung wirkenden Kraftvektors,5 shows a schematic illustration of the force vector acting in the vertical direction compared to FIG. 4,
Fig. 6 eine schematische Darstellung des unter einem Schwenk¬ winkel α gegenüber der Horizontalen geneigten Kraftvek¬ tors in der gleichen prinzipiellen Grundeinstellung wie in Fig. 4 und 5, Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Regelkreises für die automatische Korrektur des Anstellwinkels α des Kraft¬ vektors in der prinzipiellen Einstellung gemäß Fig, 4 bis Fig. 6 , und6 shows a schematic illustration of the force vector inclined at a swivel angle α with respect to the horizontal in the same basic basic setting as in FIGS. 4 and 5, 7 shows a schematic representation of a control circuit for the automatic correction of the angle of attack α of the force vector in the basic setting according to FIGS. 4 to 6, and
Fig. 8a und 8b schematische Darstellungen des in einer anderen mögli¬ chen Grundeinstellung (Einstellung II) des Schwingungs¬ erregers rotierenden Kraftvektors in verschiedenen ge¬ genseitigen Phasenlagen der Unwuchtwellen und dement¬ sprechend unterschiedlicher Größe der Zentrifugalkraft.8a and 8b are schematic representations of the force vector rotating in another possible basic setting (setting II) of the vibration exciter in different mutual phase positions of the unbalance shafts and accordingly different sizes of the centrifugal force.
Die in Fig. 1 dargestellte Vibrationswalze weist zwei in Fahrt¬ richtung hintereinander angeordnete Walzenbandagen l und 2 auf. Auf der Walzenbandage l ist ein Rahmen 2a angeordnet, und auf der Walzenbandage 2 befindet sich ein Rahmen 2b mit Fahrerstand. Die Rahmen 2a und 2b sind zur Lenkbarkeit der Vibrationswalze über ein vertikales Schwenkpendellager 29 miteinander verbunden.The vibrating roller shown in FIG. 1 has two roller bandages 1 and 2 arranged one behind the other in the direction of travel. A frame 2a is arranged on the roller drum 1, and a frame 2b with a driver's station is located on the roller drum 2. The frames 2a and 2b are connected to one another by means of a vertical swivel pendulum bearing 29 in order to steer the vibration roller.
In beiden Walzenbandagen 1 und 2 ist jeweils ein Doppelwellen- Schwingungserreger S angeordnet, dessen Aufbau im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist.A double-shaft vibration exciter S is arranged in each of the two roll bandages 1 and 2, the structure of which can be seen in detail in FIG. 2.
Gemäß Fig. 2 befinden sich im Innern jeder Walzenbandage 1, 2 zwei koaxial zueinander angeordnete Unwuchtwellen 3 und 4, wobei die eine - innere - Unwuchtwelle 3 mit Hilfe von Wälzlagern 3b stirn¬ seitig in der sie ummantelnden anderen - äußeren - Unwuchtwelle 4 drehbar gelagert ist.According to FIG. 2 there are two unbalanced shafts 3 and 4 arranged coaxially to one another in the interior of each roller bandage 1, 2, the one - inner - unbalanced shaft 3 with the help of roller bearings 3b being rotatably supported on the end face in the other - outer - unbalanced shaft 4 encasing it is.
Die äußere Unwuchtwelle 4 ist mit Hilfe von Wälzlagern 6, 7 an ihren Enden jeweils in dem einen bzw. anderen von zwei in den Walzenbandagen 1 und 2 angeordneten, diese diagonal im gegenseiti¬ gen Abstand durchquerenden Trägern la und lb drehbar in einer solchen Position gelagert, daß ihre Drehachse 28, die gleichzeitig die Drehachse der inneren Unwuchtwelle 3 darstellt, mit der Bandagen-Fahrachse zusammenfällt, um die sich die Walzenbandagen l, 2 gegenüber dem Bandagenträger 23 bzw. 24 dreht, der an dem jeweiligen Walzenrahmen 2a bzw. 2b auf der einen bzw. anderen Seite der Bandagen 1 bzw. 2 befestigt ist und stirnseitig etwas in die Bandage hineinragt.The outer unbalanced shaft 4 is mounted at its ends with the aid of roller bearings 6, 7 in each case in one or the other of two in the roller bandages 1 and 2, which cross them diagonally at a mutual distance from one another and are rotatably supported in such a position that its axis of rotation 28, which at the same time represents the axis of rotation of the inner unbalanced shaft 3, coincides with the drum axis of travel, about which the drum bandages 1, 2 rotate relative to the drum carrier 23 or 24, which on the the respective roller frame 2a or 2b is fastened on one or the other side of the bandages 1 or 2 and protrudes somewhat into the end of the bandage.
An dem für den Betrachter der Fig. 2 linken Ende weist die äußere Unwuchtwelle 4 ein zur Drehachse 28 koaxiales Kegelrad 14 auf. Die innere Unwuchtwelle 3 hat eine sich durch das linke stirnseitige Ende der äußeren Unwuchtwelle 4 und durch das an dieser befestigte Kegelrad 14 hindurch erstreckende Verlängerung 13a, auf der, dem Kegelrad 14 zugewendet, im axialen Abstand hiervon ein Kegelrad ll befestigt ist, das beim Ausführungsbeispiel den gleichen Durch¬ messer und die gleiche Zähnezahl aufweist wie das Kegelrad 14 an der äußeren Unwuchtwelle 4. Die beiden Kegelräder 11 und 14 bilden zusammen mit zwei bezüglich der Verlängerung 3a diametral einander gegenüberliegend angeordneten, um eine die Rotationsachse 28 senk¬ recht schneidende Drehachse drehbaren, in sie eingreifenden Ke¬ gelrädern 12 und 13 ein Differentialgetriebe mit einem Steg 15, der als die Verlängerung 3a rundherum umgebendes, für den Betrach¬ ter der Fig. l auch nach links stirnseitig geschlossenes Gehäuse ausgeführt ist und nach links in einen rohrformigen, stirnseitig nach links offenen Ansatz ausläuft, an dem endseitig ein Zahnrad 16 befestigt ist. Der Steg 15 bildet ein verschwenkbares Gehäuse, das mittels Wälzlagern in einem koaxial zur Fahrachse 28 an dem für den Betrachter der Fig. 2 linken Träger lb befestigten, das Differentialgetriebe umgebenden Fahrlagergehäuse 17 drehbar gela¬ gert ist.At the left end for the viewer of FIG. 2, the outer unbalanced shaft 4 has a bevel gear 14 coaxial with the axis of rotation 28. The inner unbalanced shaft 3 has an extension 13a extending through the left end face of the outer unbalanced shaft 4 and through the bevel gear 14 attached to it, on which, facing the bevel gear 14, an axially spaced bevel gear 11 is attached, which in the exemplary embodiment has the same diameter and the same number of teeth as the bevel gear 14 on the outer unbalanced shaft 4. The two bevel gears 11 and 14 form, together with two diametrically opposite one another with respect to the extension 3a, rotatable about an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation 28 , engaging in them conical gears 12 and 13, a differential gear with a web 15, which is designed as a housing surrounding the extension 3a all around, which for the viewer of FIG. 1 is also closed on the left end and on the left in a tubular end to the left open approach runs out, at the end a Gear 16 is attached. The web 15 forms a pivotable housing, which is rotatably mounted by means of roller bearings in a coaxial to the driving axis 28 on the left lb for the observer of FIG. 2, surrounding the differential gear bearing housing 17.
Das Fahrlagergehäuse 17 weist auf der für den Betrachter der Fig. 2 linken Seite einen zur Fahrachse 28 konzentrischen Bund auf, mit dem es über ein Wälzlager 20 in einer Lagerplatte 21 gelagert ist, die über Puffer 22 an dem Bandagenträger 23 befestigt ist. Die mit dem Bandagenträger 23 eine undrehbare Einheit bildende Lagerplatte 21 trägt einen Antriebsmotor 9 mit zur Fahrachse 28 koaxialer Antriebswelle, die über eine im rohrformigen Ansatz am Steg 15 des Differentialgetriebes untergebrachte Kupplung 10 mit der Verlänge¬ rung 3a der inneren Unwuchtwelle 3 verbunden ist. Auf der für den Betrachter der Fig. 2 rechten Seite ist die Wal¬ zenbandage 1 bzw. 2 an dem dortigen Bandagenträger 24 über eine Lagerplatte 26 gelagert, die über Puffer 27 an dem die Bandage diagonal durchquerenden Träger la befestigt ist und koaxial zur Fahrachse 28 in einem in Fig. 2 im einzelnen nicht dargestellten Lager an dem Bandagentrager 24 gelagert ist. An dem Bandagenträger 24 ist ein Fahrantriebsmotor 25 befestigt, mit dem die Lagerplatte 26 gegenüber dem Bandagentrager 24 um die Fahrachse 28 in Drehung versetzbar ist.On the left side for the viewer of FIG. 2, the chassis bearing housing 17 has a collar which is concentric with the drive axis 28 and with which it is mounted via a roller bearing 20 in a bearing plate 21 which is fastened to the drum support 23 via buffers 22. The bearing plate 21, which forms a non-rotatable unit with the drum support 23, carries a drive motor 9 with a drive shaft coaxial with the driving axis 28, which is connected to the extension 3a of the inner unbalanced shaft 3 via a coupling 10 accommodated in the tubular extension on the web 15 of the differential gear. On the right-hand side for the viewer of FIG. 2, the roller drum 1 or 2 is supported on the drum carrier 24 there by means of a bearing plate 26, which is fastened via buffers 27 to the carrier 1 a diagonally crossing the drum and coaxial to the travel axis 28 is mounted on the drum support 24 in a bearing (not shown in detail in FIG. 2). A travel drive motor 25 is fastened to the drum support 24, with which the bearing plate 26 can be set in rotation with respect to the drum support 24 about the travel axis 28.
Der vorstehend beschriebene Schwingungserreger S mit seinen an einem Ende über das Differentialgetriebe verbundenen Unwuchtwellen 3 und 4 ist in zwei unterschiedlichen Einstellungen des Differen¬ tialgetriebes bezüglich der benachbarten Vorrichtungsteile be¬ treibbar.The vibration exciter S described above with its unbalanced shafts 3 and 4 connected at one end via the differential gear can be operated in two different settings of the differential gear with respect to the neighboring device parts.
In einer ersten, nachstehend als Einstellung I bezeichneten Grund¬ einstellung ist der gehäuseartige Steg 15 des Differentialgetrie¬ bes gegenüber der Trägerplatte 21 über das Zahnrad 16 fixiert, steht also mit dieser still, wobei jedoch seine Winkelstellung gegenüber der Lagerplatte 21 mit Hilfe eines in das Zahnrad 16 eingreifenden, von einem Motor 31 verstellbaren Zahnrads 30 (Fig. 3) gesteuert koaxial zur Fahrachse 28 veränderbar ist. Da der Steg 15 des Differentialgetriebes stillsteht, wird von der vom Motor 9 in Drehung versetzten inneren Unwuchtwelle 3 über die Kegelräder 11, 12, 13 und 14 die äußere Unwuchtwelle 4 im Gegensinn zur inne¬ ren Unwuchtwelle 3 mit gleicher Drehzahl angetrieben, so daß der Schwingungserreger S eine gerichtete Schwingung erzeugt, deren Vektor wegen der koaxialen Anordnung der Unwuchtwellen 3 und 4 die Fahrachse 28 senkrecht schneidet. Durch Verdrehen des Steges 15 gegenüber der Lagerplatte 21 mittels des Stellmotors 31 über die Zahnräder 30 und 16 (Fig. 3) ist die räumliche Phasenlage der Unwuchtwellen 3 und 4 und mit dieser die Wirkungsrichtung des Vektors der gerichteten Schwingung um 360° um die Fahrachse 28 herum veränderbar, wobei jedoch von dieser Verstellmöglichkeit nur im Rahmen eines vorbestimmten Winkelbereiches Gebrauch gemacht wird. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen verschiedene unterschiedliche Einstel¬ lungen der räumlichen Phasenlage der Unwuchtwellen 3 und 4 in der prinzipiellen Grundeinstellung I und die zugehörige Wirkungsrich¬ tung des Vektors F2 der gerichteten Schwingung. Es ist ersichtlich, daß die räumliche Phasenlage der beiden Unwuchtwellen 3 und 4, d. h. der Schwenkwinkel α des Schwingungserregers S, so gewählt ist, daß bei der Phasenlage gemäß Fig. 4 sich die von den Unwuchten erzeugten Zentrifugalkräfte in horizontaler Richtung verstärken, in vertikaler Richtung hingegen kompensieren, bei der Phasenlage gemäß Fig. 5 die von den Unwuchten erzeugten Zentrifugalkräfte sich in vertikaler Richtung verstärken und in horizontaler Rich¬ tung kompensieren, und bei der Phasenlage gemäß Fig. 6 die von den Unwuchten erzeugten Zentrifugalkräfte sich in der vom Schwenkwin¬ kel α des Schwingungserregers S definierten Richtung verstärken und senkrecht zu dieser Richtung kompensieren. Die von den Un¬ wuchtwellen 3 und 4 ausgehenden Rüttelkräfte werden dabei jeweils über die Lager 5 und 6 und die Lagergehäuse 7 und 8 auf die Träger la und lb und über diese auf den jeweiligen Mantel der Walzenban¬ dagen 1 bzw. 2 übertragen.In a first basic setting, referred to below as setting I, the housing-like web 15 of the differential gear is fixed relative to the carrier plate 21 via the gearwheel 16, ie it stands still with the latter, but its angular position with respect to the bearing plate 21 with the aid of a Gear 16 engaging, adjustable by a motor 31 gear 30 (Fig. 3) controlled coaxially to the driving axis 28 can be changed. Since the web 15 of the differential gear is at a standstill, the outer unbalanced shaft 4 is driven by the inner unbalanced shaft 3, which is rotated by the motor 9, via the bevel gears 11, 12, 13 and 14 in the opposite direction to the inner unbalanced shaft 3, so that the Vibration exciter S generates a directional vibration, the vector of which intersects the travel axis 28 perpendicularly because of the coaxial arrangement of the unbalanced shafts 3 and 4. By rotating the web 15 relative to the bearing plate 21 by means of the servomotor 31 via the gearwheels 30 and 16 (FIG. 3), the spatial phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 and, with this, the direction of action of the vector of the directional vibration by 360 ° around the travel axis 28 changeable around, but this adjustment option is used only within a predetermined angular range. 4, 5 and 6 show various different settings of the spatial phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 in the basic setting I and the associated direction of action of the vector F 2 of the directional vibration. It can be seen that the spatial phase position of the two unbalanced shafts 3 and 4, ie the swivel angle α of the vibration exciter S, is selected such that the centrifugal forces generated by the unbalances increase in the horizontal direction in the vertical direction in the phase position shown in FIG. 4, in the vertical direction 5 compensate, however, in the phase position according to FIG. 5 the centrifugal forces generated by the unbalances increase in the vertical direction and compensate in the horizontal direction, and in the phase position according to FIG. 6 the centrifugal forces generated by the unbalances change in that of the swivel angle Amplify α of the vibration exciter S defined direction and compensate perpendicular to this direction. The vibrating forces emanating from the unbalanced shafts 3 and 4 are in each case transmitted via the bearings 5 and 6 and the bearing housings 7 and 8 to the carriers 1a and 1b and, via these, to the respective jacket of the roll bands 1 and 2, respectively.
Der Motor 9 ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor.The motor 9 is preferably a hydraulic motor.
Die Phasenverstellung mittels des Stellmotors 31 und der Zahnräder 30 und 16 kann von Hand gesteuert vorgenommen aber auch automa¬ tisch gesteuert durchgeführt werden.The phase adjustment by means of the servomotor 31 and the gearwheels 30 and 16 can be carried out under manual control, but can also be carried out automatically.
Die Fig. 7 zeigt die Funktion eines Regelkreises zur automatischen Steuerung der Phasenlage der Unwuchtwellen 3 und 4 in solcher Weise, daß einem Schlupf der Walzenbandagen l und 2 auf dem zu verdichtenden Boden entgegengewirkt wird. Gemäß Fig. 7 ist in jeder Walzenbandage 1, 2 ein in der Zeichnung hinsichtlich seines Aufbaus und des Anbringungsortes nicht dargestellter Incremental- Geber 35, 36 angeordnet, der die Winkelbeschleunigung dω/dt = ξ(t) und die Winkelgeschwindigkeit ω(t) der Walzenbandagen l und 2 mißt. Wenn eine Walzenbandage dazu neigt, im Vergleich zu der nicht schlüpfenden Walzenbandage ihren Toleranzbereich hinsieht- lieh ξ (t) und ω(t) zu verlassen, werden die Differenzwerte Δξ und Δω durch ein in der Zeichnung ebenfalls nicht im einzelnen dar¬ gestelltes Vergleichselement 37 ermittelt. Liegen die Werte Δξ und Δω über einem vorgegebenen, mittels eines Sollwertgebers 40 vor¬ einstellbaren Wert, so werden über einen Verstäker 38 die beiden Einsteilmotoren 31i und 312 der Walzenbandagen l und 2 in solcher Weise aktiviert, daß die Winkelposition des Schwingungserregers S im Sinne einer Vergrößerung der Horizontalkomponente der resultie¬ renden Zentrifugalkraft so lange verändert wird, bis der vom Ver¬ gleichselement 37 festegestellte Schlupf unter dem eingestellten Grenzwert liegt. Dieser neue Schwenkwinkelwert wird bei beiden Walzenbandagen 1 und 2 synchron eingestellt. Bei einem Fahrtrich¬ tungswechsel wird der eingestellte oder einregulierte Schwenkwin¬ kelwert der Zentrifugalkraft automatisch spiegelbildlich bezüglich der Vertikalen jeweils in Fahrtrichtung positioniert. Vorzugsweise wird die Positionierung wie folgt vorgenommen:Fig. 7 shows the function of a control circuit for automatic control of the phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 in such a way that a slippage of the roller bandages 1 and 2 is counteracted on the soil to be compacted. According to FIG. 7, an incremental encoder 35, 36, which is not shown in the drawing with regard to its structure and the mounting location, is arranged in each roller drum 1, 2, which gives the angular acceleration dω / dt = ξ (t) and the angular velocity ω (t) Roll bandages 1 and 2 measures. If a roller drum tends to look at its tolerance range compared to the non-slipping roller drum- lent h (t) and ω (t), the difference values Δξ and Δω are determined by a comparison element 37, which is also not shown in detail in the drawing. If the values Δξ and Δω above a predetermined, by means of a setpoint generator 40 vor¬ settable value, as a Amplifier 38, the two one part motors 31i and 31 2 of the roller tires are l and activated 2 in such a way that the angular position of the vibration exciter S in the sense an increase in the horizontal component of the resulting centrifugal force is changed until the slip determined by the comparison element 37 is below the set limit value. This new swivel angle value is set synchronously for both roller bandages 1 and 2. When the direction of travel changes, the set or adjusted pivoting angle value of the centrifugal force is automatically positioned in mirror image with respect to the vertical in the direction of travel. The positioning is preferably carried out as follows:
Wenn sich der Schwenkwinkel des Erregerkraftvektors im Bereich von 0° bis 45° befindet, verstellt er sich im Uhrzeigersinn spiegel¬ bildlich, und wenn er sich im Bereich von 45° bis 90° befindet, verstellt er sich entgegen dem Uhrzeigersinn spiegelbildlich.If the swivel angle of the excitation force vector is in the range from 0 ° to 45 °, it moves mirror image clockwise, and if it is in the range 45 ° to 90 °, it moves mirror image counterclockwise.
Zahlreiche Untersuchungen haben zu folgenden Ergebnissen und Er¬ kenntnissen geführt:Numerous studies have led to the following results and findings:
Für rollige und bituminöse Materialien werden überwiegend dynamische Scherspannungen mit einem mit steigender Schicht¬ dicke steigenden Druckspannungsanteil benötigt.For rolled and bituminous materials, dynamic shear stresses with an increasing compressive stress component with increasing layer thickness are predominantly required.
Bei schwer verdichtbaren Böden braucht man für eine optimale Verdichtung überwiegend dynamische Druckspannungen, wobei mit steigender Schichtdicke wachsende Druckspannungsanteile benö¬ tigt werden.In the case of soils which are difficult to compact, dynamic compressive stresses are predominantly required for optimal compaction, with increasing compressive stress components being required as the layer thickness increases.
Der resultierende Kraftvektor hat, je nach Einstellwinkel orientiert, eine horizontale, in Fahrtrichtung weisende Kom¬ ponente, der zwei Funktionen zukommen, nämlich zum einen das Erzeugen der für die Verdichtung notwendigen ScherSpannungen und zum anderen die Unterstützung der Traktion.Depending on the setting angle, the resulting force vector has a horizontal component pointing in the direction of travel, which has two functions, namely on the one hand Generate the shear stresses required for compression and secondly to support traction.
Die andere, vertikale Kraftkomponente ist auf den Boiden gerichtet und erzeugt die für die Verdichtung notwendigen Druckspannungen, wobei sie gleichzeitig die Reibungskraft zwischen Walzenbandage und Boden erhöht. Dies spielt wiederum eine wichtige Rolle für die Scherspannungsübertragung zu dem zu verdichtenden Boden.The other, vertical force component is directed at the Boiden and generates the compressive stresses necessary for the compaction, while at the same time increasing the frictional force between the drum and the ground. This in turn plays an important role for the shear stress transmission to the soil to be compacted.
Aus diesen Erkenntnissen heraus kann davon ausgegangen werden, daß zum Erreichen einer optimalen Verdichtung für rollige und bitumi¬ nöse Materialien der Einstellwinkel α von 0° bis 45° variieren und mit wachsender Schichtdicke des Materials einen Wert von 45° er¬ reichen sollte.On the basis of these findings, it can be assumed that, in order to achieve optimal compaction for rolled and bituminous materials, the setting angle α should vary from 0 ° to 45 ° and should reach a value of 45 ° with increasing layer thickness of the material.
Um bei schwer verdichtbaren Böden eine optimale Verdichtung zu erreichen, sollte der Einstellwinkel α im Bereich von 45° bis 90° variieren und mit wachsender Schichtdicke des Materials einen Wert von 90° erreichen.In order to achieve optimal compaction with soils that are difficult to compact, the setting angle α should vary in the range from 45 ° to 90 ° and reach a value of 90 ° with increasing layer thickness of the material.
Auf zahlreichen Untersuchungsergebnissen basierende Erfahrungen belegen andererseits, daßOn the other hand, experience based on numerous test results shows that
erstens ein je nach Bodenart und Schichtdicke orientierter Grundwert des Einstellwinkels des Kraftvektors eine gewisse Reserve für eine Traktionsunterstützung und Reibungskraft- erhöhung zwischen Walzenbandage und Boden berücksichtigen sollte, undfirstly, depending on the type of soil and layer thickness, a basic value of the setting angle of the force vector should take into account a certain reserve for a traction support and an increase in frictional force between the roller drum and the soil, and
zweitens eine nach jedem Verdichtungsübergang orientierte Reduzierung des Einstellwinkels in Abhängigkeit von der Bo¬ denart und Schichtdicke eine homogene Verdichtung innerhalb dieser zu gewährleisten vermag. Es ist, wie vorstehend be¬ reits erwähnt, zweckmäßig, die Anpassung der Schwenkwinkel des Kraftvektors in der Grundeinstellung I zu automatisieren, damit zum einen eine optimale Verdichtung erreicht und ande- rerseits der Schlupf zwischen Walzenbandage und Boden auf ein nicht schädliches Minimum reduziert wird.secondly, a reduction in the setting angle oriented after each compaction transition, depending on the type of soil and layer thickness, can ensure homogeneous compaction within the latter. As already mentioned above, it is expedient to automate the adjustment of the swivel angle of the force vector in the basic setting I so that on the one hand an optimal compression is achieved and on the one hand, the slip between the roller drum and the floor is reduced to a non-harmful minimum.
Ein hierfür an der Vibrationswalze installiertes vorprogrammiertes Kommandoinstrument kann es dem Fahrer ermöglichen, die Grundein¬ stellungen manuell vorzunehmen.A preprogrammed command instrument installed on the vibration roller for this purpose can enable the driver to make the basic settings manually.
Wenn die anwendungsorientierte Grundeinstellung des Schwenkwinkels des Kraftvektors des Schwingungserregers S z.B. bei beiden Walzen¬ bandagen einer Tandemwalze infolge des Rollwiderstandes und des Reibungskoeffizienten zwischen Walze und Boden insbesondere bei steigenden Gewichtsverteilungsunterschieden zwischen der in Fahrt¬ richtung vorderen ersten Walze und der zweiten Walze nicht aus¬ reichen sollte, um die Rutschneigung der einen Walze zu eleminie- ren, dann wird vorzugsweise die vorstehend bereits erörterte ein¬ fache Regelung eingsetzt, wonach die vorprogrammierten Grundein¬ stellungen des Erregersystems korriegierend eingreifen, und zwar bei einer Tandemwalze bei beiden Walzenbandagen.If the application-oriented basic setting of the swivel angle of the force vector of the vibration exciter S e.g. in both roller bandages of a tandem roller due to the rolling resistance and the coefficient of friction between roller and floor, in particular with increasing weight distribution differences between the first roller in the direction of travel and the second roller, should not be sufficient to eliminate the tendency of one roller to slip , then the simple regulation already discussed above is preferably used, according to which the preprogrammed basic settings of the excitation system intervene in a corrective manner, specifically in the case of a tandem roller with both roller drums.
Gemäß der Erfindung sind die Unwuchtwellen 3 und 4 abweichend von der vorstehend geschilderten Grundeinstellung I auch in eine Grundeinstellung II einstellbar, in der sie sich gleichsinnig drehen und in der ihre relative Phasenlage zur Einstellung der Größe der resultierenden Zentrifugalkraft einstell- und fixierbar ist.According to the invention, the unbalanced shafts 3 and 4, in deviation from the basic setting I described above, can also be set to a basic setting II in which they rotate in the same direction and in which their relative phase position for setting the size of the resulting centrifugal force can be set and fixed.
Auch in der Grundeinstellung II wird die Unwuchtwelle 3 mittels des Hydraulikmotors 9 über die zwischen diesem und ihr installier¬ te Kupplung 10 angetrieben. Veränderungen und Fixierungen der Phasenlage der Unwuchtwelle 3 gegenüber der Unwuchtwelle 4 werden dabei wie folgt auf einfache Weise vorgenommen:In the basic setting II, the unbalanced shaft 3 is driven by means of the hydraulic motor 9 via the coupling 10 installed between it and it. Changes and fixations of the phase position of the unbalanced shaft 3 with respect to the unbalanced shaft 4 are carried out in a simple manner as follows:
Die Unwuchtwelle 3 wird zunächst mittels des Hydraulikmotors 9 in ihrer augenblicklichen Position festgehalten und sodann der gehäu¬ seartige Steg 15 des Differentialgetriebes manuell (zeichnerisch nicht dargestellt) oder mit einem Verstellmechanismus, z.B. dem in Fig. 3 zu sehenden, d.h. mit dem Hydraulikmotor 31 und dem Zahn¬ radpaar 30, 16, im Bedarfsfalle in solcher Weise verstellt, bis die sich hierbei ändernde Phasenlage zwischen den Unwuchtwellen 3 und 4 einen gewünschten Wert erreicht hat. Dann wird die nunmehr voherrschende gegenseitige Phasenlage der Unwuchtwellen 3 und 4 fixiert, wofür lediglich zwischen der Abtriebswelle des Hydraulik¬ motors 9 und dem Steg 15 z.B. mittels einer schaltbaren Kupplung (zeichnerisch nicht dargestellt) eine starre Verbindung herge¬ stellt und gleichzeitig die Verbindung zwischen den Zahnrädern 16 und 30 gelöst zu werden braucht. Dadurch bilden der gehäuseartige Steg 15, die Kegelräder 11, 12, 13 und 14 und die untereinander positionierten und fixierten Unwuchtwellen 3, 4 eine einzige, im gleichen Drehsinn umlaufende Vibrationseinheit und üben auf die Walzenbandage eine um Walzenfahrachse 28 rotierend wirkende Zen¬ trifugalkräfte aus, deren Größe von der eingestellten gegenseiti¬ gen Phasenlage der Unwuchtwellen 3 und 4 abhängt. Diese Wirkungs¬ weise ist schematisch in Fig. 8a und 8b für unterschiedliche Ein¬ stellungen der Phasenbeziehung der Unwuchtwellen 3 und 4 ersicht¬ lich. The unbalanced shaft 3 is first held in its current position by means of the hydraulic motor 9 and then the housing-like web 15 of the differential gear is manually (not shown in the drawing) or with an adjustment mechanism, for example the one in FIG 3 to be seen, that is to say adjusted with the hydraulic motor 31 and the gear pair 30, 16, if necessary, in such a way until the changing phase position between the unbalanced shafts 3 and 4 has reached a desired value. Then the prevailing mutual phase position of the unbalanced shafts 3 and 4 is fixed, for which purpose a rigid connection is only established between the output shaft of the hydraulic motor 9 and the web 15, for example by means of a switchable coupling (not shown in the drawing), and at the same time the connection between the Gears 16 and 30 need to be solved. As a result, the housing-like web 15, the bevel gears 11, 12, 13 and 14 and the unbalanced shafts 3, 4 positioned and fixed to one another form a single vibration unit rotating in the same direction of rotation and exert a centrifugal force acting on the roller drum around the roller travel axis 28, the size of which depends on the set mutual phase position of the unbalanced shafts 3 and 4. This mode of operation is shown schematically in FIGS. 8a and 8b for different settings of the phase relationship of the unbalanced shafts 3 and 4.

Claims

Patentansprüche claims
Vibrationswalze mit mindestens einer Walzenbandage (1) und einem in dieser angeordneten Doppelwellen-Schwingungserreger (S) , dessen motorisch angetriebene Unwuchtwellen in einem in der Walzenbandage (1) befindlichen gemeinsamen Träger (la, lb) jeweils mit zur Fahrachse (28) der Walzenbandage (1) paralleler Drehachse drehbar gelagert sind, dadurch gekenn- zeichnet, daßVibrating roller with at least one roller drum (1) and a double-shaft vibration exciter (S) arranged in it, the motor-driven unbalance shafts of which are located in a common carrier (la, lb) located in the roller drum (1), each with the travel axis (28) of the roller drum ( 1) parallel axis of rotation are rotatably mounted, characterized in that
a) die Unwuchtwellen (3,4) so ausgebildet und in Bezug aufeinander sowie bezüglich der Walzenbandage (1) in dem Träger (la,lb) angeordnet sind, daß die eine -äußere- Unwuchtwelle (4) die andere -innere- Unwuchtwelle (3) koaxial drehbar umgibt und die gemeinsame Drehachse der Unwuchtwellen (3,4) mit der Fahrachse (28) der Walzen¬ bandage (1) zusammenfällt,a) the unbalance shafts (3, 4) are designed and arranged in relation to one another and with respect to the roller drum (1) in the carrier (la, lb) in such a way that one - outer - unbalance shaft (4) the other - inner- unbalance shaft ( 3) coaxially rotatably surrounds and the common axis of rotation of the unbalanced shafts (3, 4) coincides with the travel axis (28) of the roller drum (1),
b) die Unwuchtwellen für einen ersten Betriebszustand (Ein¬ stellung I) , in dem sie eine gerichtete Schwingung er¬ zeugen, so miteinander koppelbar sind, daß sie sich gegenläufig drehen und der Winkel (α bzw. α + 180°) , den die Richtungen maximaler resultierender Zentrifugalkraft mit der Fahrtrichtung (Pfeil lc) der Walzenbandage (1) einschließen, beliebig einstell- und fixierbar ist, undb) the unbalanced shafts for a first operating state (setting I), in which they generate a directional vibration, can be coupled with one another in such a way that they rotate in opposite directions and the angle (α or α + 180 °) that the Include directions of maximum resulting centrifugal force with the direction of travel (arrow lc) of the roller drum (1), can be set and fixed as desired, and
c) die Unwuchtwellen für einen zweiten Betriebszustand (Einstellung II) , in dem sie die Walzenbandage mit einer Kreisschwingung beaufschlagen, auch so miteinander kop¬ pelbar sind, daß sie sich gleichsinnig drehen, wobei ihre relative Phasenlage zur Einstellung der Größe der resultierenden Zentrifugalkraft einstell- und fixierbar ist.c) the unbalanced shafts for a second operating state (setting II), in which they apply a circular vibration to the roller drum, can also be coupled with one another in such a way that they rotate in the same direction, their relative phase position for adjusting the size of the resulting centrifugal force is adjustable and fixable.
2. Vibrationswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuehtwellen (3, 4) so in der Walzenbandage (1) gelagert sind, daß sie von deren Drehbewegung nicht beeinflußt werden.2. Vibration roller according to claim 1, characterized in that the unbalance shafts (3, 4) are mounted in the roller drum (1) in such a way that they are not influenced by their rotational movement.
3. Vibrationswalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Träger zwei im axialen Abstand befindliche3. Vibration roller according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that as a carrier two located at an axial distance
Stirnwände (la, lb) der Walzenbandage (1) dienen, in die Lagergehäuse (7, 8) mit ersten Wälzlagern (5, 6) zur Lagerung der äußeren Unwuchtwelle (4) eingebaut sind.End walls (la, lb) of the roller drum (1) are used, in which bearing housings (7, 8) with first roller bearings (5, 6) for mounting the outer unbalanced shaft (4) are installed.
4. Vibrationswalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wälzlager (5, 6) zugleich als Fahrlager dienen, über die die Walzenbandage (1) am Fahrgestell (23, 24) der Vibrationswalze gelagert ist.4. Vibration roller according to claim 3, characterized in that the first roller bearings (5, 6) also serve as a carriage, via which the drum (1) is mounted on the chassis (23, 24) of the vibration roller.
5. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Unwuchtwelle (3) in der äußeren Unwuchtwelle (4) mittels zweiter Wälzlager (3b) gelagert ist, die in die äußere Unwuchtwelle (4) in der Nähe der Lagergehäuse (7) eingebaut sind.5. Vibrating roller according to one of the preceding claims, characterized in that the inner unbalanced shaft (3) in the outer unbalanced shaft (4) is mounted by means of second roller bearings (3b) which in the outer unbalanced shaft (4) in the vicinity of the bearing housing (7th ) are installed.
6. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Betriebszustand (Ein¬ stellung I) der Winkel (α bzw. α + 180°) zwischen dem Vektor der gerichteten Schwingung und der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene über den ganzen Be¬ reich von 360° veränderbar ist.6. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized in that in the first operating state (Ein¬ setting I) the angle (α or α + 180 °) between the vector of the directional vibration and the axis (28) containing the ground parallel plane can be changed over the entire range of 360 °.
7. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den zweiten Betriebszustand7. Vibration roller according to one of the preceding claims 1, characterized in that for the second operating state
(Einstellung II) die Kopplung der Unwuchtwellen (3, 4) zu gleichsinnigem Umlauf und die Einstellung und Fixierung der relativen Phasenlage der Unwuchtwellen (3, 4) von Hand im Stillstand des Schwingungserregers oder automatisch vornehm¬ bar sind.(Setting II) the coupling of the unbalanced shafts (3, 4) to the same direction and the setting and fixing of the relative phase position of the unbalanced shafts (3, 4) by hand in The vibration exciter is at a standstill or can be carried out automatically.
8. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im zweiten Betriebs¬ zustand (Einstellung II) die Drehrichtung der Unwuchtwellen (3, 4) umkehrbar ist.8. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of rotation of the unbalanced shafts (3, 4) is reversible at least in the second operating state (setting II).
9. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Betriebszustand9. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized in that for the first operating state
(Einstellung I) die Kopplung der Unwuchtwellen (3, 4) zu gegensinnigem Umlauf und die Einstellung und Fixierung des Winkels (α bzw. α + 180°) zwischen dem Vektor der gerichteten Schwingung und der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene von Hand im Stillstand des Schwin¬ gungserregers vornehmbar sind.(Setting I) the coupling of the unbalanced shafts (3, 4) to the opposite direction and the setting and fixing of the angle (α or α + 180 °) between the vector of the directional vibration and the one containing the travel axis (28), parallel to the ground Plane can be carried out by hand when the vibration exciter is at a standstill.
10. Vibrationswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Betriebszustand (Einstel¬ lung I) die Kopplung der Unwuehtwellen (3, 4) zu gegensinni¬ gem Umlauf und die Einstellung und Fixierung des Winkels (α bzw. α + 180°) zwischen dem Vektor der gerichteten Schwingung und der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden paralle¬ len Ebene automatisch vornehmbar ist.10. Vibration roller according to one of claims 1 to 8, characterized in that for the first operating state (setting I), the coupling of the Unwehewewellen (3, 4) to opposite rotation and the setting and fixing of the angle (α or α + 180 °) between the vector of the directional oscillation and the plane parallel to the ground and containing the travel axis (28).
11. Vibrationswalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtwellen (3, 4) endseitig mittels eines Differen¬ tialgetriebes (11-15) miteinander koppelbar sind, das zwei gegenläufige Zentralräder (11, 14) gleicher Zähnezahl auf¬ weist, von denen das eine (11) drehfest und koaxial auf der inneren Unwuchtwelle (3) sitzt und das andere (14) drehfest und koaxial auf der äußeren Unwuchtwelle (4) angeordnet ist, und dessen Steg (15) zur Veränderung der relativen Phasenlage der Unwuchtwellen (3, 4) mittels eines Stelltriebs (30, 31, 16) um seine Drehachse (28) drehbar und in jeder eingestell¬ ten Winkelposition gegen den Bandagentrager (21, 22, 23, 24) der Vibrationswalze fixierbar ist.11. Vibrating roller according to claim 10, characterized in that the unbalanced shafts (3, 4) can be coupled at the ends by means of a differential gear (11-15) which has two counter-rotating central wheels (11, 14) with the same number of teeth, one of which one (11) is non-rotatably and coaxially on the inner unbalanced shaft (3) and the other (14) is non-rotatably and coaxially on the outer unbalanced shaft (4), and its web (15) for changing the relative phase position of the unbalanced shaft (3 , 4) by means of an actuator (30, 31, 16) rotatable about its axis of rotation (28) and in any set angular position against the drum support (21, 22, 23, 24) the vibratory roller can be fixed.
12. Vibrationswalze nach 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (11-15) als Kegelradgetriebe ausgeführt ist.12. Vibration roller according to 11, characterized in that the differential gear (11-15) is designed as a bevel gear.
13. Vibrationswalze nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Steg (15) ein das eine Ende (3a) der einen13. Vibration roller according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the web (15) has one end (3a) of one
Unwuchtwelle (3) übergreifendes Schwenkgehäuse bildet, dessen eine Stirnseite dem Bandagenträger (21, 22, 23) zugewendet ist und ein zur Fahrachse (28) der Walzenbandage (1) koaxia¬ les Stell-Zahnrad (16) trägt, das mit dem Ritzel (30) od. dgl. eines an dem Bandagenträger (21, 22, 23) befestigten Stellmotors (31) des Stelltriebs (30, 31, 16) kämmt.Imbalance shaft (3) forms a swivel housing, one end of which faces the drum support (21, 22, 23) and carries a control gear (16) which is coaxial with the travel axis (28) of the roller drum (1) and which with the pinion ( 30) or the like. A servomotor (31) of the actuator (30, 31, 16) attached to the drum support (21, 22, 23) combs.
14. Vibrationswalze nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herbeiführen des zweiten Betriebs- zustandes (Einstellung II) der Steg (15) des Differentialge¬ triebes (11-15) mit einer (3) der Unwuehtwellen (3,4) koppel¬ bar und der Eingriff zwischen dem Ritzel (30) des Stellmotors (31) und dem Zahnrad (16) aufhebbar ist.14. Vibration roller according to one of claims 11 to 13, characterized in that to bring about the second operating state (setting II) of the web (15) of the differential gear (11-15) with one (3) of the unbalance waves (3, 4) koppel¬ bar and the engagement between the pinion (30) of the servomotor (31) and the gear (16) can be canceled.
15. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (15) drehbar in einem15. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized in that the web (15) rotatable in one
Träger (17) gelagert ist, der an einer (lb) der Walzenstirn¬ wände (la, lb) befestigt ist.Carrier (17) is mounted, which is attached to one (lb) of the roller end walls (la, lb).
16. Vibrationswalze nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (17) das Differentialgetriebe (11-15) als Schutz- gehäuse umgibt.16. Vibration roller according to claim 15, characterized in that the carrier (17) surrounds the differential gear (11-15) as a protective housing.
17. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein im ersten Betriebszustand (Einstel¬ lung I) wirksames Vergleichselement (37) , das einerseits von einem Geber (35 oder 36) gelieferte, von einer nicht schlüp¬ fenden Walzenbandage (1 oder 2) abgeleitete, deren Winkelge- schwindigkeit (ω1 oder ω2) und deren Winkelbeschleunigung (ξx oder ξ2) entsprechende Signale und andererseits von einem Geber (35 oder 36) gelieferte, von einer zum Schlüpfen nei¬ genden Walzenbandage (1 oder 2) abgeleitete, deren Winkelge¬ schwindigkeit (ωx oder ω2) und deren Winkelbeschleunigung (ξx oder ξ2) entsprechende Signale miteinander vergleicht und beim Überschreiten einer bestimmten Differenz (Δω und Δξ) dieser Signale ein Stellglied (31) aktiviert, welches wiederum den Winkel (α) , den der Vektor der gerichteten Schwingung mit der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene einschließt, entsprechend reduziert.17. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized by a comparison element (37) effective in the first operating state (setting I), which on the one hand is supplied by an encoder (35 or 36), by a non-slip roller drum (1 or 2 ) derived, whose angular Velocity (ω 1 or ω 2 ) and their angular acceleration (ξ x or ξ 2 ) corresponding signals and on the other hand supplied by an encoder (35 or 36) derived from a slipping roller drum (1 or 2), the angular angle speed (ω x or ω 2 ) and their angular acceleration (ξ x or ξ 2 ) compares the corresponding signals with each other and when a certain difference (Δω and Δξ) of these signals is exceeded an actuator (31) is activated, which in turn controls the angle (α), which the vector of the directional vibration includes with the plane containing the driving axis (28) and parallel to the ground is reduced accordingly.
18. Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtwellen (3, 4) gleiches18. Vibration roller according to one of the preceding claims, characterized in that the unbalanced shafts (3, 4) the same
Schwungmoment (m*r) haben.Momentum (m * r).
19. Verfahren zum Betreiben der Vibrationswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Betriebszustand (Einstellung I) der Winkel (α) , den der Vektor der gerichteten Schwingung mit der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene einschließt, so eingestellt wird, daß er bei rolligem oder bituminösem Boden 0° bis 45° und bei schwer verdichtbarem Boden 45° bis 90° beträgt.19. A method of operating the vibratory roller according to one of the preceding claims, characterized in that in the first operating state (setting I) the angle (α) which the vector of the directional vibration with the plane containing the driving axis (28) includes, parallel to the ground plane , is set so that it is 0 ° to 45 ° for rolling or bituminous soil and 45 ° to 90 ° for soil that is difficult to compact.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der20. The method according to claim 19, characterized in that the
Winkel (α) , den der Vektor der gerichteten Schwingung mit der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene einschließt, in Abhängigkeit von der Dicke der zu verdichten¬ den Bodenschicht programmgesteuert eingestellt wird.Angle (α), which the vector of the directed vibration includes with the plane containing the driving axis (28) and parallel to the ground, is set in a program-controlled manner as a function of the thickness of the ground layer to be compacted.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fahrtrichtungswechsel der Vektor der gerichteten Schwingung automatisch spiegelbildlich zu der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden parallelen Ebene verändert wird. 21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that when the direction of travel changes, the vector of the directional oscillation is automatically changed in mirror image to the plane containing the driving axis (28) and parallel to the ground.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) , den der Vektor der gerichteten Schwingung mit der die Fahrachse (28) beinhaltenden, zum Boden paralle¬ len Ebene einschließt, mit jedem Übergang der Vibrationswalze über den zu verdichtenden Boden programmgesteuert reduziert wird. 22. The method according to claim 20 or 21, characterized in that the angle (α), which the vector of the directional oscillation with the axis of travel (28) including, parallel to the ground plane includes, with each transition of the vibratory roller over the compacting soil is programmatically reduced.
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